JP2000027773A - 両歯型スクロ―ル流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スクロール圧縮機の圧縮機運転中に熱膨張があ
っても、固定スクロールを安定に運動させる。 【解決手段】両歯型スクロール流体機械は、固定スクロ
ール１，２に回転自在に支持された駆動軸４及び補助駆
動軸５と、これら駆動軸にクランクを介して回転自在に
支持される旋回スクロール３を有して、このクランクに
弾性体３２を設けて、旋回スクロールの熱膨張を許容す
る。 【効果】旋回スクロールと固定スクロールとの軸受間寸
法が熱膨張に応じて調整されるため、熱膨張があっても
スクロールの円滑な運動が妨げられない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮作動室の容積
を減じながら気体を圧縮する旋回運動形容積式圧縮機で
あって、特に渦巻状に構成されたスクロール部材によっ
て三日月状の圧縮室が旋回スクロールの両面に形成され
る両歯型スクロール圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】スクロール圧縮機は、鏡板に渦巻状のラ
ップを直立して設けた２つのスクロール部材を互いに噛
み合わせて、一方のスクロール部材を他方のスクロール
部材に対して自転しないように拘束しながら相対的に旋
回運動させ、スクロール部材の外周部から中央部に向か
って気体を圧縮させている。この種のスクロール圧縮機
において、スクロールラップによって形成される圧縮室
内の気体の圧力によって旋回スクロールと固定スクロー
ルとが相互に離反する力を受ける構造のものや、旋回ス
クロール鏡板の両面にラップをなしそれぞれの面に圧縮
作動室を形成して圧縮機体によるスラスト力をキャンセ
ルさせる構造のものがある。

【０００３】特開平５−５２１８９号公報には後者の技
術が記載されている。この従来技術には、固定スクロー
ルの間に配置され両歯を持った旋回スクロールと、この
旋回スクロールの外周部に２本の駆動軸が設けられ、こ
れら駆動軸は両固定スクロールに設けられた軸受によっ
て回転可能に軸支されている。さらに、これら駆動軸は
その端部に歯車が設けられていて、電動機軸に設けられ
た歯車と噛み合うように配置され、電動機軸が回転する
ことで両駆動軸すなわちクランク軸が回転するようにな
っている。旋回スクロールはこれら駆動軸の偏心部と係
合しており、このクランク軸の回転によって駆動され、
旋回スクロールが一定の半径で旋回運動するように構成
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術で
は、旋回スクロールが2個の並行に配置された固定スク
ロールに挟まれた状態で構成され、２本の旋回スクロー
ル駆動用クランク軸がそれぞれ固定スクロールに転がり
軸受を介して軸支されている。また、一般的に、固定ス
クロールに設けた2個の軸受の中心間距離及び旋回スク
ロールに設けた2個の軸受の中心間距離は、旋回スクロ
ールの安定運動を達成するためや軸受の信頼性を高く保
つために、互いに等しくなるように構成されている。上
記従来技術においても、2個の固定スクロールが平行に
配置されているので、固定スクロール同士で見ても、2
個の軸受の中心間距離も同様に等しく構成されている。

【０００５】一方、従来のスクロール流体機械を圧縮機
として運転すると、機械本体はもちろん、スクロールの
中心部が圧縮熱によって高温になる。また、スクロール
流体機械は原理的に固定スクロールと旋回スクロールが
互いに接触（鏡面やスクロール同士、非接触が望ましい
が原理的に困難）して圧縮・膨張を行うものであるため
摩擦熱によってもスクロールは高温になる。このため、
固定スクロール間に配置された旋回スクロールが熱膨張
して半径方向に伸びてしまう。固定スクロールも熱膨張
するが、外面に接しているため、全体的に加熱されやす
い旋回スクロールに対して熱膨張量が相対的に小さい。

【０００６】この結果、固定スクロールに設けた２個の
軸受の中心間距離と旋回スクロールに設けた2個の軸受
の中心間距離とが互いに変化し、これら2個の中心間距
離はもはや等しくなくなってしまい、両方の駆動軸には
旋回スクロールの遠心力やガス圧縮力に加えて相対熱膨
張量に見合った負荷荷重が作用することになる。この負
荷荷重は両方の駆動軸間の距離を押し広げる方向（2個
の駆動軸には半径方向外向き）に作用するので、駆動軸
がスムーズに回転できなくなってしまう。駆動軸がスム
ーズに回転できなくなると、圧縮機の静寂な運転が損な
われるばかりでなく、旋回スクロールの2個の軸受の中
心間距離における相対熱膨張量差が極端に大きくなる
と、もはや圧縮機は正常な運転を行うことができなくな
る。

【０００７】また、スクロール流体機械の上記熱膨張の
影響がなくなるように十分に冷却を施すと、このスクロ
ール流体機械を用いた圧縮気体製造装置が大型化すると
いう不具合を生じる。

【０００８】本発明の目的は、熱による膨張があっても
正常な運転が可能な両歯型スクロール流体機械を実現す
ることにある。また、本発明の他の目的は、小型軽量を
実現した両歯型スクロール機械を実現することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の基本的な手段は一対の固定スクロールと旋
回スクロールとの相対熱膨張差を吸収する構成したこと
にある。すなわち、鏡板の両側に渦巻状のスクロールラ
ップを有する旋回スクロールと、この旋回スクロールの
両側に配置され、旋回スクロールのラップと噛み合うラ
ップを有する1対の固定スクロールと、この固定スクロ
ールに取付けられ同期して回転する複数の駆動軸とを備
えた両歯型スクロール流体機械において、複数の駆動軸
は各々クランク部を有し、このクランク部により固定ス
クロールを旋回運動させ、旋回スクロールの延びを駆動
軸の並び方向に許容する手段を複数の駆動軸の少なくと
も1軸のクランク部に備えたものである。

【００１０】スクロール流体機械を例えば圧縮機として
運転中、旋回スクロールや固定スクロールは、上述の如
く、旋回スクロールの方が大きい度合いで熱膨張する。
このスクロール流体機械における旋回スクロールは、固
定スクロールに設けられ同期して回転する複数の駆動軸
に設けられたクランク手段によって旋回する構造となっ
ている。旋回スクロールと固定スクロール間で熱膨張差
が発生すると、駆動軸の並び方向に対して直角な方向に
は、後述するように、設計時に熱膨張を許容する範囲で
余裕を見ているので不具合は生じない。しかし、駆動軸
の並び方向については、固定スクロールに回転自在に取
り付けられた駆動軸が膨張を規制する方向に働くので、
旋回スクロールの膨張によって駆動軸を撓ませてしま
う。

【００１１】本発明では、旋回スクロールが駆動軸の並
び方向に延びるのを許容する手段を備えたので、旋回ス
クロールと固定スクロールとの膨張バランスが崩れて旋
回スクロールがより膨張したとしても駆動軸の並び方向
の延びが許容されるので駆動軸への負担が軽減され、駆
動軸の回転が妨げられない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１に
示す両歯型スクロール形流体機械を用いたオイルフリー
式空気圧縮機の構造を表す断面図を用いて説明する。自
己潤滑性を高めるためアルミニウム合金で形成された固
定スクロール１と固定スクロール２が平行に配置されて
おりその間に同じくアルミニウム合金で形成された旋回
スクロール３がそれぞれの固定スクロールに噛み合っ
て、旋回スクロール３の鏡板３ａの両側に圧縮作動室１
４と１５を形成している。

【００１３】固定スクロール１及び２、旋回スクロール
３のそれぞれのラップ先端部には潤滑性を高めるためカ
ーボン等の無機系材料や４フッ化エチレン樹脂やポリイ
ミド樹脂の複合材料で形成されたチップシール１ｄ，２
ｄ，３ｄ，３ｅが設けられている。旋回スクロール鏡板
３ａには上側圧縮作動室１４と下側圧縮作動室１５に連
通する複数の連通孔３１と、中央部には流路８（図３に
図示）が設けられている。旋回スクロール３の鏡板外周
部にはクランク部を有する駆動軸４と同じ偏心量のクラ
ンク部を有する補助クランク軸５とが旋回スクロール３
を挟むように配置されており、旋回スクロール３は補助
クランク軸５のクランク部分で弾性支持部３２を有する
転がり軸受１１ｂと駆動軸４のクランク部で転がり軸受
１１ａを介して回転可能に係合している。

【００１４】一方、固定スクロール１はそのほぼ中央部
に吐出ポート９と外表面全体に不連続的に設けられた放
熱フィン１ｃがあり、さらに、固定スクロール１の外周
部にはフランジ部１ｅがある。他方、固定スクロール２
もその外表面に固定スクロール１に設けた物と同様な構
造の放熱フィン部２ｃを有し、外周部にはフランジ部２
ｅが配置されている。そして、互いの固定スクロール１
と２がこのフランジ部１ｅ、２ｅにおいてボルト１８等
によって結合されている。結合の際、両固定スクロール
の相対位置を合わせる位置決め手段１６（例えば図９に
示したようなノックピン２８ｂ）によって、両固定スク
ロール１，２同士ならびに旋回スクロール３との位置関
係が適正に保たれて組み立てられている。

【００１５】駆動軸４は一部分を固定スクロール２に固
定された転がり軸受１０ａによって軸方向に固定された
状態で軸支されており、駆動軸４の先端部は他方の固定
スクロール１に固定された軸受１２ａに回転可能に係合
されている。さらに、駆動軸４にはバランスウエイト１
７ａ、１７ｂが、また補助クランク軸５にもバランスウ
エイト１７ｃ、１７ｄが吸込雰囲気中に配置固定されて
いる。他方、駆動軸４とは対称の反対側に位置している
補助クランク軸５も同様に固定スクロール２に固定され
た転がり軸受１０ｂによって軸方向に固定された状態で
軸支されており、補助クランク軸５の先端部は他方の固
定スクロール１に固定された軸受１２ｂに回転可能に係
合されている。駆動軸４にはプーリ６が設けてあり、他
に設置した動力源から動力伝達手段によって回転動力が
供給されるようになっている。さらに、駆動軸４と補助
クランク軸５とはタイミングベルト７によって回転の同
期性を保つように連結されている。

【００１６】気体の吸入口１９は一例として図３に示す
ように駆動軸４とは直交する方向で両固定スクロールに
跨って設けられている。またその反対の下側には圧縮機
据付け用の足部３０が配置されている。前記したように
固定スクロール１と２それに、旋回スクロール３はそれ
ぞれアルミニウム合金等に代表されるように軽くて、熱
伝導性の良い材料で構成することができる。また、無潤
滑式圧縮機を提供するために特にシリコンが含有された
アルミニウム合金を適用することもできる。さらには、
スクロールラップ表面には、ラップ同士の接触時の潤滑
性を向上させるため陽極酸化皮膜等の表面処理を施すこ
ともできる。旋回スクロールを固定スクロールに比べて
熱膨張係数の小さい材料とする。

【００１７】図２は他の一実施例を示したものである。
図１に示した実施例と異なる点は、駆動軸４に係合した
軸受１１ａと旋回スクロール３との間に弾性体２１を配
置したことである。

【００１８】スクロール形圧縮機は、固定スクロールに
対して旋回スクロールが高速に回転する構造であるた
め、摩擦熱によって各部が高温になる。各部を冷却する
ため通常潤滑油を用いているが、吐出ポート９から吐出
される圧縮ガス中に油も混ざるため圧縮ガスの用途によ
っては油が不純物となり適当でない場合がある。このた
めスクロールのラップやチップシールを、前記の如く、
自己潤滑性のある材料で形成してオイルフリーを実現す
る。

【００１９】摩擦が減少したと言えども摩擦熱は発生し
ており、また、吐出ポート９から吐出される圧縮空気は
高温（２００℃〜２３０℃）であるため、冷却が十分で
ないと圧縮機が熱膨張を起こしてしまう。この熱膨張が
固定スクロールと旋回スクロール共に同程度に起これば
問題がないのであるが、固定スクロールは外気に接して
おり、一方旋回スクロールは外気に触れていない分温度
が上昇する。実測値で示すと、固定スクロールが１６０
℃まで上昇するのに対して、旋回スクロールは１６０℃
〜２３０℃まで上昇してしまう。この結果、駆動軸４と
補助駆動軸５との軸間長が２８０ｍｍの場合、旋回スク
ロールの延びが固定スクロールの延びに対して相対的に
０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍ延びることが観測された。

【００２０】旋回スクロールの熱膨張は全方向に渡って
発生する。この熱膨張によって、互いのラップ側面が衝
突し、円滑に回動しなくなってしまう。この実施例で
は、この問題を回避するため旋回スクロールの旋回半径
を、固定スクロールの歯形から決まる理論値よりも小さ
くしている。両駆動軸のクランク部の偏心量にオフセッ
トを設け旋回スクロールの旋回半径が理論値よりも小さ
くなるようにしている。従って、図８に示すように、圧
縮機組立て状態、すなわち、冷えている状態ではラップ
側面にすきまが生じるようになっている。このため、旋
回スクロールの全方向の熱膨張に対しても、ラップ側面
が衝突（接触）することなく運転が可能となる。

【００２１】旋回スクロールの熱膨張を阻害するものが
なければ偏心量にオフセットを設けることで何らの問題
もないのであるが、図１に示されているように、駆動軸
４及び補助駆動軸５は固定スクロール１に軸支されてお
り、旋回スクロール２はこれら駆動軸にクランク部を介
して支持されている。このため、旋回スクロール２の熱
による駆動軸同士の軸線方向の膨張は両駆動軸により阻
害されてしまう。一方、旋回スクロール２の駆動軸同士
の軸線方向以外（軸線に垂直方向）の膨張は上記した偏
心量のオフセットにより妨げられない。

【００２２】さて、本実施例では、駆動軸同士の軸線方
向の膨張を許容する手段として、弾性支持部３２や弾性
体２１を設けたので、旋回スクロールが膨張しても膨張
が規制されることがなくスクロールの運転に支障を来す
ことがない。

【００２３】次に、図１ならびに図２における構成の圧
縮機についてその動作を説明する。プーリ６に回転動力
が伝達されると駆動軸４が回転し、さらに補助クランク
軸５はタイミングベルト７によって駆動軸４と同期して
回転する。すると、旋回スクロール３も同時に駆動軸４
や補助クランク軸５の偏心量を半径とする旋回運動がも
たらされる。その結果、気体は吸入口１９から吸入され
吸入室１３に入る。その後、気体はさらに旋回スクロー
ル鏡板３ａの上側の圧縮作動室１４や旋回スクロール鏡
板３ａの下側の圧縮作動室１５に流入しそれぞれ所定の
圧力まで圧縮される。

【００２４】圧縮作動室１５で圧縮された気体は最終的
に鏡板３ａの中央部に設けられた連通孔８を通って上側
の圧縮作動室１４の中心部の吐出空間に流入し、旋回ス
クロール鏡板上側の圧縮作動室１４で圧縮された気体と
合流し、固定スクロール１に設けられた吐出ポート９か
ら機外へ流出する。圧縮動作中、圧縮作動室には潤滑油
がほとんど無いため圧縮熱の発生が盛んになるが、この
熱は固定スクロール外表面に設けた放熱フィン１ｃ、２
ｃの回りをダクト構造として強制空冷することによって
効果的に除去される。従って、旋回スクロールや固定ス
クロールは適当な温度に保たれる。

【００２５】また、連通孔３Ｃにより鏡板上下の圧縮作
動室内のガスのスラスト力の総和がほぼ等しくなるの
で、ラップの先端面には大きなスラスト荷重は作用しな
い。従って、ラップ先端部での摺動損失を最小に維持す
ることができる。さらには、旋回スクロール３に働くス
ラスト力がほぼバランスしているため、旋回スクロール
３を支持する軸受１１の位置決め手段を簡素化でき組立
性の改善を図ることができる。そして、この実施例では
補助クランク軸５と旋回スクロールに設けた軸受１１ｂ
の間に設けた弾性体３２が旋回スクロールと固定スクロ
ールとの熱膨張差を吸収して、旋回スクロールの軸受中
心間距離と固定スクロールに設けた軸受中心間距離を運
転中ほぼ等しく保つことができる。図２に示した実施例
では、駆動軸４と旋回スクロールに設けた軸受１１ａと
の間に設けた弾性体２１が旋回スクロールと固定スクロ
ールとの熱膨張差を吸収して、旋回スクロールの軸受中
心間距離と固定スクロールに設けた軸受中心間距離を運
転中ほぼ等しく保つことができる。

【００２６】ちなみに、吐出圧力が０.５Ｍｐａ以上の
高い圧力を出力する圧縮機は、圧縮機容量では数馬力以
上の大きな圧縮機であり、圧縮機容量が大きいとスクロ
ール形状が大きくなり旋回スクロールも大きくなり、運
転中に発生する遠心力が大きくなる。従って、運転中の
旋回スクロールの遠心力を小さくするためにはスクロー
ルの軽量化が必要で材質をアルミニウム合金等の軽量材
を利用することになる。さらには、固定スクロールの熱
膨張量を旋回スクロールと出来るだけ合わせるためや、
圧縮機全体の軽量化を図るため、両固定スクロールの材
質も旋回スクロールと同じアルミニウム合金等の軽量材
を利用することになる。

【００２７】次に、旋回スクロール３の弾性支持方式に
ついての他の実施例を図３〜図６に従って説明する。図
３は図２の実施例において、旋回スクロール３を取りだ
して平面図で示したものである。流路８はスクロールの
ほぼ中央部に設けられており、連通孔３１は、スクロー
ルラップ３ｂ間のほぼ中央部で約１８０度おきに複数個
設けられている。軸受１１ａは駆動軸４側に設けられた
転がり軸受であり、旋回スクロール３との間に弾性部材
２１を配置している。

【００２８】図４と図５はこの弾性部材の一実施例を示
したものであり、図４は図３のｘ−ｘ’断面を示したも
ので図５は図３のｙ−ｙ’断面を示したものである。図
４では転がり軸受１１ａの周りに外周部が波形の形状を
したゴムを配設したもので、旋回スクロール３との間に
は若干の隙間２２が構成されるようになっている。一
方、図５では転がり軸受１１ａの周りに配設したゴムの
外周部は直線的になっている。図４に示した波形の部分
は図３のｘ−ｘ’を基準として円周方向にプラスマイナ
ス約３０から６０度の範囲で構成されている。同様に図
５に示すような直線的な部分もある一定の範囲に渡って
形成されている。

【００２９】このように構成することにより、二つの軸
受間距離は、両軸受中心間を結ぶ方向に変位しやすくな
っている。従って、旋回スクロール３が熱膨張したとき
には軸受１１ａはｘ方向に変位しやすく、ｙ方向には変
位を拘束されやすくなっている。ｙ方向に変位しにくく
している理由は、旋回スクロールの自転を防止するため
である。弾性部材としては、この他に、弾性作用を有す
るリング状の高分子（ゴム性）を適用することができ
る。この場合、作用する負荷荷重を考慮して、軸受の周
囲に複数本配置することもできる。

【００３０】次に、さらに他の実施例を図６に従ってこ
の実施例特有の技術について説明する。旋回スクロール
３の駆動軸側に周方向には移動できないように規制され
両軸受を結ぶ方向に移動できる補助軸受箱２４を配置し
たものである。本実施例では一例として角形溝２３を形
成しその中に板バネ等の金属性バネ２１ｂとと共に軸受
１１ａを固定した補助軸受箱２４を配置したものであ
る。本実施例では、金属性バネ２１ｂが弾性変形して二
つの軸受間距離を調整できるようになっている。また本
実施例では弾性部材２１の変位方向がより規制されるよ
うになっているのでｘ方向（駆動軸同士の軸線方向）に
のみ移動可能で、ｙ方向（駆動軸同士の軸線に対して垂
直方向）に対して規制されるため、旋回スクロール３の
安定運動が達成できる。

【００３１】また、前記した実施例に比べ、弾性体を金
属性としたので長期に渡って劣化することがなく、ま
た、軸受１１ａが補助軸受箱に固定されているので、姿
勢が一定であり、負荷の作用点と、軸受の転動面がほぼ
一定となるので、軸受として正しい使い方ができるため
高い信頼性が得られる。

【００３２】次に、さらに他の実施例を図７に従って説
明する。本実施例は旋回スクロール３の駆動軸同士の軸
線方向の膨張を許容するため、補助クランク軸５を支持
する固定スクロール１に設けた軸受１２ｂと固定スクロ
ール２に設けた軸受１０ｂを弾性部材３３、３４を弾性
支持したスクロール圧縮機を示したものである。この場
合には、旋回スクロール３と固定スクロール１，２との
熱膨張差を固定スクロール側で吸収させようとするもの
である。弾性支持部材としては、前記したようにゴムな
どを適用したり、金属性バネを適用することもできる。
このようにすることにより、クランク部に弾性体を設け
るよりもメンテナンスが容易となる。固定スクロール
１，２側であるので、ねじを取り外すだけで弾性体を取
りだし交換することができる。

【００３３】以上は旋回スクロール３の膨張を許容する
実施例を説明したが、固定スクロール１，２も極力旋回
スクロール３の膨張に追従する方が好ましい。固定スク
ロールには全体の温度を下げるため冷却フィン１ｃ，２
ｃが取り付けられている。このフィンがないとかえって
熱膨張差を増大させることになる。この冷却フィンは、
従来、端から端まで１枚のフィンが複数枚駆動軸同士の
軸線に並行に配列されていた。しかし、この配列では、
固定スクロールが駆動軸同士の軸線方向に延びることを
妨げてしまう。この点を解決する実施例を、図９から図
１１を用いて説明する。

【００３４】これらの実施例は放熱フィンの構成によっ
て、圧縮機全体を効果的に冷却すると共に二つの軸受を
結ぶ方向熱膨張しやすくさせるもので、これによって旋
回スクロール３との熱膨張差を小さくさせる狙いであ
る。固定スクロールに設けた前記放熱フィンが固定スク
ロールの熱膨張を拘束しないように二つの軸受を結ぶ方
向には不連続に構成したり、前記方向とは直角方向に構
成したりさらには、放射状に構成するなどして放熱フィ
ンを配置したので、固定スクロール外表面に設けたフィ
ンは効果的に圧縮機本体を冷却しながらフィン自身が固
定スクロールの熱膨張を阻害することは少なく、固定ス
クロールは少なくとも二つの軸受を結ぶ方向には熱膨張
しやすくなっているため同方向の旋回スクロールの熱膨
張量との差が非常に少なくなる。以下順に実施例を説明
する。

【００３５】図９は、図７においてＭ−Ｍ’から見た矢
視図である。スクロール圧縮機は上部に吸入口１９が配
置され、下部には架台３０が設けられている。図示した
ようにフィン２ｃは軸受カバー２９ａ，２９ｂの部分を
除いて圧縮機表面全体に配置させている。固定スクロー
ル１はフランジ部２ｅに設けたボルト１８によって互い
に固定されているが、この時の両固定スクロールの相対
位置はノックピン２８ａによって規制されている。本実
施例は、二つの軸受１０ａ、１０ｂを結ぶ方向にフィン
２ｃを配列させ、冷却風をこのフィン２ｃに沿って流し
て圧縮機を冷却させるものである。これらのフィン２ｃ
は、二つの軸受１０ａ、１０ｂを結ぶ方向に複数個に分
割しているため、直線上に長いフィン構造としたものに
比べ固定スクロール２の両軸受を結ぶ方向の熱膨張を拘
束しないようになっている。

【００３６】図１０は、放熱フィンを放射状に構成した
ものであり、冷却風は紙面垂直方向上部から中央部に向
けて吹き付けるようにし、フィンに沿って流すようにし
たものである。本実施例では、冷却されたフィンが固定
スクロールの両軸受１０ａ、１０ｂを結ぶ方向の熱膨張
を拘束しないようになっている。この実施例では、固定
スクロールの鏡板面に対してフィンが圧縮作動室内部の
圧力に対する補強部材の役目がなされるようになる効果
がある。すなわち図９に示した実施例では軸線に沿って
折られる力に対して構造上弱い。さらに、冷却風が圧縮
機の高温部にまず最初に供給されるので、圧縮機の冷却
効果が大きくなるという効果があり、圧縮機全体の熱膨
張量が小さくなる効果があり、旋回スクロール３と固定
スクロールとの相対的な熱膨張差が小さくなって各軸受
の負荷荷重を小さくすることが出来る。

【００３７】図１１はさらに他の実施例を示したもので
あり、フィン２ｃを軸受１０ａ、１０ｂを結ぶ方向とは
直角方向に配置させたことにある。これにより、フィン
２ｃは冷却されて図中上下方向の熱膨張を拘束するが、
反対に両軸受１０ａ、１０ｂを結ぶ方向に固定スクロー
ル２を熱膨張しやすくしているものである。冷却風は当
然フィン２ｃの配列している上下方向に流れるもので効
果的に圧縮機全体を冷却することができる。

【００３８】以上図９から図１１の実施例について片側
の固定スクロールについてのみ説明したが基本的には一
対の固定スクロールは同じ形状のフィンを配置させてい
るが、一方の固定スクロールには中央部に吐出ポート９
があるため、場合によっては両方の固定スクロールが互
いに異なるフィン配置を適用することもできる。

【００３９】次に、駆動軸の並び方向に旋回スクロール
が膨張することを許容する他の実施例を図１２から図１
７に基づいて説明する。本実施例は、旋回スクロール３
を複数分割し、分割面それぞれに凹部と凸部を設けて互
いに嵌め合わせて一体化させ、嵌合部を軸受を結ぶ方向
に移動可能なごとく構成させて、軸受中心間距離を変化
できるようにしたものである。この結果、旋回スクロー
ルの熱膨張を吸収して駆動軸や補助クランク軸には過大
な負荷荷重が作用するのを防止することができる。

【００４０】図１２は、図１３と図１５を一体化して旋
回スクロールを構成したもので組立て状態においては、
互いの合わせ面には隙間４０，４１が構成された状態で
二つの軸受け間距離が図１に示したような固定スクロー
ルの軸受間距離にほぼ等しい状態になっている。従っ
て、運転時に旋回スクロール３が熱膨張すると隙間４
０，４１が小さくなって、軸受に過大な荷重が作用する
のを防止できる。図１４は図１３の側面図であり、嵌め
合い部は図１３に示した凸部３ａ２は直方体に形成され
ている。一方、図１６は図１５の側面図であり、凹部３
ａ４は前記した凸部３ａ２の直方体にほぼ同じ直方体形
の空間になっているが、凸部３ａ２の突出し長さは凹部
３ａ４の深さより短く形成されている。従って、この嵌
め合い部では、両軸受を結ぶ方向と直角の方向には動き
が拘束され、並行する方向にのみ移動できるようになっ
ている。

【００４１】図１７は、他の実施例を示したものであり
旋回スクロール３をスクロール部分３ａ５と駆動軸受側
３ａ６そして補助クランク軸受側３ａ７とに３分割して
構成したものである。本実施例でも互いの分割部は前記
実施例と同じ考え方の継ぎ手手段で構成しても良い。た
だし、継ぎ手部の隙間４０は片側だけに設けることがで
きるが、両方の継ぎ手部に設けることもできる。

【００４２】以上の実施例によれば、旋回スクロールが
複数部に分断されこの分断部が軸受中心間距離だけを調
節できるように構成されているので、安定した旋回運動
を達成しながら固定スクロールと旋回スクロールとの熱
膨張差を好適に吸収することができる。従って、上記し
たこれらの方策により圧縮機運転中にそれぞれのスクロ
ール部材が熱膨張しても前記の如く軸受を弾性支持した
時と同様に駆動軸には過大な荷重が作用せず、旋回スク
ロールの安定運動を達成すると共に駆動軸や軸受の信頼
性を高く保ち圧縮機の寿命やメンテナンス時間の延長を
図ることができる。

【００４３】さらに、材料について、図１に従って説明
する。圧縮機運転中の温度は旋回スクロール３の方が高
くなるので相対的な熱膨張差を小さくするため旋回スク
ロール３に固定スクロール１、２より熱膨張係数の小さ
な材料を適用することもできる。これによって、固定ス
クロールと旋回スクロールとの熱膨張差が小さくでき、
軸受に対する負荷を軽減することができる。

【００４４】次に、圧縮気体製造装置の一実施例につい
て図１８により説明する。モータベース５９に固定され
たモータ５１と圧縮機５０（上記説明したスクロール流
体機械）は動力伝達手段５２によって連結されている。
圧縮機５０の吸い込み側には、サクションフィルタ５３
と圧縮機の容量制御を行うためのアンローダ５４が配置
されている。圧縮機５０の吐出側には逆止弁５５が配置
され、圧縮機５０の停止時などに高圧気体が逆流するの
を防止するようになっている。逆止弁５５に続き吐出配
管５７を配置している。圧縮機５０ならびに吐出配管５
７の一部には外表面にフィンが設けられていて、圧縮機
５０及び吐出気体は冷却ファン５６によって効果的に冷
却されるようになっている。

【００４５】圧縮機５０の運転ならびに運転制御を行う
ための電気品５８が装備されていて、ここに電源を供給
することにより圧縮機５０の運転が達成されるようにな
っている。そして、これらをまとめて架台６０に乗せら
れ、さらに箱体６２内に収納して一つの圧縮気体製造装
置を構成している。また、この箱体６２の中には圧縮気
体中の水分を除去するためのドライヤー６１を備える場
合もある。さらに、圧縮機５０とモータ５１の駆動軸に
設けられたプーリーの大きさを種々変えることにより圧
縮機の出力を容易に変えることもできる。

【００４６】このように圧縮機をオイルフリーのものと
することにより、従来必要であった油タンク、オイルク
ーラー、オイル循環用ポンプ及びポンプ用制御装置が必
要なくなりコンパクトなオイルフリーの高圧気体を提供
できる製造装置を実現することができる。ここに用いら
れた圧縮機は上記幾多の実施例にて説明した旋回スクロ
ールの膨張を許容するものを用いていることは言うまで
もない。また、箱体６２には防音、防振手段を設けるこ
とにより圧縮機運転中でも静寂な圧縮気体製造装置を提
供できる。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、スクロール流体機械の
安定運動を達成できると共に、振動騒音の小さな両歯型
スクロール流体機械を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す両歯型スクロール圧縮
機の全断面図。

【図２】本発明の他の一実施例を示す両歯型スクロール
圧縮機の全断面図。

【図３】本発明の一実施例で旋回スクロールを示す平面
図。

【図４】本発明の一実施例で旋回スクロールの軸受部を
示す図３のｘ−ｘ’断面図。

【図５】本発明の一実施例で旋回スクロールの軸受部を
示す図３のｙ−ｙ’断面図。

【図６】本発明のさらに他の一実施例で旋回スクロール
を示す平面図。

【図７】本発明のさらに他の一実施例を示す両歯型スク
ロール圧縮機の全断面図。

【図８】熱膨張を考慮したスクロールの説明図。

【図９】本発明のさらに他の一実施例で固定スクロール
の側面図（例えば図７のＭ−Ｍ’矢視図）。

【図１０】本発明のさらに他の一実施例で固定スクロー
ルの側面図（例えば図７のＭ−Ｍ’矢視図）。

【図１１】本発明のさらに他の一実施例で固定スクロー
ルの側面図（例えば図７のＭ−Ｍ’矢視図）。

【図１２】本発明のさらに他の一実施例で旋回スクロー
ルを示す平面図。

【図１３】本発明のさらに他の一実施例で旋回スクロー
ルの１部を示す平面図。

【図１４】図１３の側面図。

【図１５】本発明のさらに他の一実施例で旋回スクロー
ルの１部を示す平面図。

【図１６】図１５の側面図。

【図１７】本発明のさらに他の一実施例で旋回スクロー
ルを示す平面図。

【図１８】本発明の一実施例を示す圧縮気体製造装置で
箱体の１部をはずして示した正面図。

【符号の説明】

１……固定スクロール、２……固定スクロール、３……
旋回スクロール、３ａ……鏡板、４……駆動軸、５……
補助クランク軸、６……プーリ、７……タイミングベル
ト、８……流路、９……吐出ポート、１０、１１、１２
……軸受、１３……吸入室、１４、１５……圧縮作動
室、１７……バランスウエイト、１８……ボルト、１９
……吸入口、２１……弾性体、２２……導入孔、２４…
…スライダ、２８……位置決め手段、３１……連通孔、
３３、３４……弾性体、４０、４１……隙間、５０……
圧縮機、５１……モータ、５２……ベルト、５３……吸
い込みフィルタ、５５……逆止弁、５６……冷却ファ
ン、５７……吐出配管、５８……電気品、６０……架
台。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 椎木 和明 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内 (72)発明者 川野 勇 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鏡板の両側に渦巻状のスクロールラップを
   有する旋回スクロールと、この旋回スクロールの両側に
   配置され、旋回スクロールのラップと噛み合うラップを
   有する1対の固定スクロールと、この固定スクロールに
   取付けられ同期して回転する複数の駆動軸とを備えた両
   歯型スクロール流体機械において、前記複数の駆動軸は
   各々クランク部を有し、このクランク部により前記固定
   スクロールを旋回運動させ、前記旋回スクロールの延び
   を前記駆動軸の並び方向に許容する手段を前記複数の駆
   動軸の少なくとも1軸のクランク部に備えたことを特徴
   とする両歯型スクロール流体機械。
2. 【請求項２】前記旋回スクロールの延びを許容する手段
   は、高分子材料からなり、駆動軸の並び方向には弾性を
   有し、駆動軸の並び方向に直角な方向には非弾性である
   ことを特徴とする請求項1に記載の両歯型スクロール流
   体機械。
3. 【請求項３】前記旋回スクロールの延びを許容する手段
   は、弾性を有する金属バネであることを特徴とする請求
   項1に記載の両歯型スクロール流体機械。
4. 【請求項４】前記一対の固定スクロールの少なくとも一
   方の外面に、駆動軸の並び方向に固定スクロールが延び
   るのを許容する複数の冷却フィンを設けたことを特徴と
   する請求項1に記載の両歯型スクロール流体機械。
5. 【請求項５】前記複数の冷却フィンは、駆動軸の並び方
   向にほぼ直交する方向に延びるものであることを特徴と
   する請求項4に記載の両歯型スクロール流体機械。